激光器的線寬

激光線寬，激光光源發射光譜的半高全寬，即達到峰值一半高度（有時也取1/e），所對應的兩(liang) 個(ge) 頻率中間的寬度。

光從(cong) 激光器中射出，激光起振後,會(hui) 有一個(ge) 或多個(ge) 縱模產(chan) 生,每個(ge) 縱模的頻率的範圍就是激光的線寬。注意每個(ge) 縱模的頻率寬度和縱模之間的間隔是兩(liang) 個(ge) 不同的概念,縱模間隔是相鄰兩(liang) 個(ge) 縱模中心頻率的差值。激光線寬由諧振腔的品質因數決(jue) 定,腔的品質因數越高,激光線寬就越窄。考慮激光介質的增益後,激光的線寬的理論極限由增益介質的自發輻射來決(jue) 定,例如對於(yu) He-Ne,其線寬的理論極限約為(wei) 10^-3Hz量級。當然實際的激光器中還有各種線寬展寬機製,使激光線寬一般達不到其理論極限,例如對於(yu) He-Ne,溫度變化0.01度引起的模式頻

率漂移約0.1MHz,實際He-Ne的激光線寬可達到1MHz,固體(ti) 激光器中線寬可達1埃左右。

線寬的產(chan) 生主要受激光器激發態原子或離子自發輻射、相位噪聲、以及諧振腔機械振動、溫度抖動等外界因素的影響。線寬的數值越小，意味著光譜的純淨度越高，也就是激光的單色性越好。擁有這類特點的激光器通常具有極小的相位或頻率噪聲和很小的相對強度噪聲。同時，激光器的線寬數值越小，對應的相幹性越強，表現為(wei) 極長的相幹長度。

受激光器工作物質的固有增益線寬限製，依靠傳(chuan) 統振蕩器本身幾乎無法直接實現窄線寬激光的輸出。為(wei) 了實現窄線寬激光運轉，通常需要利用濾波器、光柵等器件對增益譜內(nei) 的縱模數進行限製或選擇，增加各縱模間淨增益差異，使激光諧振腔內(nei) 最終存在少數幾個(ge) 甚至隻有一個(ge) 縱模的振蕩。在該過程中，往往也要控製噪聲對激光輸出的影響，盡量減少外界環境的震動和溫度變化導致的譜線展寬；同時，還可以結合對相位或頻率噪聲譜密度的分析，了解噪聲來源、優(you) 化對激光器的設計，從(cong) 而實現穩定的窄線寬激光的輸出。

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